数字电路课件 第8章

第8章:集成数/模和模/数转换器§8-1集成数/模转换器（DAC）§8-2集成模/数转换器（ADC）§8-1集成数/模转换器（DAC）一、DAC的概念二、集成D/A转换技术三、DAC的主要技术指标四、DAC的选用五、典型集成DAC及其应用一、DAC的概念DAC:

把输入的数字量变换成与之成一定比例的模拟量。D：n位数字量K：比例常数VREF：参考电压VLSB：最小输出电压（D=1时的输出电压）二、集成D/A转换技术1、权电阻网络DAC特点：电阻取值太多，不利于集成。2、T型电阻网络DAC电流相加型特点：流过开关的电流变化较大，开关的内阻影响ADC精度。3、倒T型电阻网络DAC特点：开关的接触电阻影响转换精度。4、电流激励型DAC特点：用恒流源IREF,开关用差分放大器，速度高。三、DAC的主要技术指标VLSB：最小输出电压，输入D只有最低位为1时的输出电压。VFSR：满量程输出电压，输入D的各位都为1时的输出电压。2、转换误差

DAC转换误差产生的原因有许多，包括参考电压的偏差、运放的零点漂移、电阻网络阻值的偏差、电子开关有压降等。①、绝对误差实际值和理想值之间的最大差值。通常用VLSB或LSB表示。如：1/2VLSB等。②、相对误差绝对误差和满量程的比值。通常用满量程FSR的百分数表示。如：0.1%FSR。转换速度是指从输入数字信号变化，到输出电流或电压达到稳态值所需要的时间，也称作输出建立时间。低速：建立时间≧300μs,

工作速度≦3.3KHz中速：建立时间10～300μs,

工作速度100～3.3kHz高速：建立时间0.01～10μs,

工作速度100MHz～100kHz3、转换速度4、几种

集成DAC芯片的参数四、DAC的选用集成DAC芯片的品种很多，在选用时，首先要考虑的是转换精度和转换速度等参数，一般来说，精度高、速度快的芯片价格高，对与其配套的元器件要求、印制电路板要求也高。因此，应选择适合设计要求的芯片。DAC选用时的考虑因素①、输入数字量的特征；②、输出特性；③、参考电源的特征；④、动态特性；⑤、电源特性；⑥、工作环境要求；⑦、数字接口特性等。五、典型集成DAC及其应用1、DAC0832原理框图

2、DAC0832内的倒T形网络3、双缓冲工作方式和时序4、单缓冲工作方式5、直通工作方式6、双极性电压输出电路6、双极性电压输出电路（续）§8-2集成模/数转换器（ADC）一、A/D转换的步骤二、集成A/D转换技术三、ADC的主要技术指标四、ADC的选用五、典型集成ADC及其应用ADC：把模拟信号转换为一定格式的数字量。一、A/D转换的步骤1、采样和保持采样：以一定的周期读取输入信号，在时间上把信号离散化，采样频率fs≥2fAmax，其中fAmax为信号的最大频率分量。保持：使读取的信号在周期内不变，A/D转换时，输入信号保持不变。采样保持前后的信号变化集成采样保持器（S-H）LF398电路原理图2、量化和编码量化：把取样电平归一化到最接近的离散电平上， 在取值上离散化。量化误差：四舍五入、±1/2VLSB；去零求整、VLSB。编码：用二进制码表示离散电平。二、集成A/D转换技术1、并行型A/D转换器特点：

转换速度快（100MHz以上），器件量过大，精度不高。并行ADC输入输出关系表2、串/并行型A/D转换器特点：兼顾转换速度和器件量。3、逐次比较型A/D转换器特点：转换速度中速（几十K到几百KHz）， 成本较低。12位二进制ADC电压3255量化单位的比较过程（CB7）16=32554、双积分型A/D转换器1、抗干扰能力强。2、电路结构简单。3、编码方便。4、转换速度低。1、开始时，计数器为零，电容C上电压为零。2、第一阶段：S1接通，S2断开，积分器对VA积分，G为高，门开，计数器计数，直到计满，计数器重新回零。3、第二阶段：S2接通，S1断开，积分器对-VREF积分，G为高，门开，计数器计数，直到G低，门关，计数器停止计数。双积分型A/D转换器工作原理例：双积分型ADC双积分型ADC中计数器是十进制的，其最大容量为N1=(2000)10，时钟频率fCP=10kHz，参考电压VREF=-6V，试求：①完成一次转换的最长时间Tmax；②当输出N2=(369)10时，对应的输入电压VA的大小。三、ADC的主要技术指标二、转换误差：绝对误差：定义为输出数字量对应的理论模拟值与实际输入模拟值之间的差值（±1/2LSB,±1LSB)。相对误差：定义为上述差值与额定最大输入模拟值的百分数（±0.05%，±0.1%)。三、转换时间：ADC完成一次转换所需的时间。几种集成ADC参数四、ADC的选择在选用ADC时，首先考虑的是分辨率、线性度、相对精度以及转换时间等参数，另外考虑：①输入模拟信号的性质；②输出数字量的特性；③参考电源的特征；④供电电源特性；⑤工作环境要求；⑥接口特性；⑦体积、成本等非逻辑因素。五、典型集成ADC及其应用1、ADC0809简介ADC0809时序图2、MC14433及其应用VDD、VEE、VSS：正电源、负电源和地；VREF、VAG：基准电源正和模拟地；VI：模拟输入；R1、R1/C1、C1：外接积分电阻、积分电容；C01、C02：外接自动调零电容；LI、CLO：时钟输入、输出端，外接振荡电阻即可产生时钟信号。2、MC14433及其应用（续）DL：实时控制端，输入正脉冲，则输出本次D转换结果；EOC：A/D转换结束标志输出；/OR：超量程信号输出端；DS4～DS1：位选通信号，表示当前输出是个、十、百、千位；Q3～Q0：数据输出，分时输出转换结果的个、十、百、千位数值的BCD码（千位的输出特殊）。M